Arazi Deneyleri Parametre Rehberi: SPT, CPT, Presyometre, Veyn

1. Giriş — Yasal ve Standart Çerçeve

Türkiye'de zemin araştırmaları, Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı'nın "Zemin ve Temel Etüdü Uygulama Esasları ve Rapor Formatı" Tebliği'ne (RG 30709, 09/03/2019) göre yürütülmektedir. Tüm arazi deneyleri TS EN ISO 22476 serisi standartlara uygun olarak yapılmak zorundadır.

TBDY 2018 Bölüm 16'da arazi deneyleri ile sıvılaşma değerlendirmesi düzenlenmiş olup SPT ve CPT deneyleri sıvılaşma analizinde birincil yöntemler olarak tanımlanmıştır (Madde 16.6.3).

Tablo 1: Giriş — Yasal ve Standart Çerçeve

Tablo 2: Giriş — Yasal ve Standart Çerçeve

2. SPT — Standart Penetrasyon Testi

2.1 Prensip

63,5 kg ağırlığındaki tokmaç 76 cm yükseklikten serbest düşürülür. 45 cm'lik derinliği itmek için gerekli vuruş sayısı N değeridir.

Standart: TS EN ISO 22476-3:2013, ASTM D1586-18

2.2 Prosedür

1. Kuyu açılır (döner sondaj, TS EN ISO 22475-1:2012)
2. Yarık kaşık numune alıcısı kuyuya indirilir: OD = 51 mm, ID = 35 mm, L = 600–650 mm
3. İlk 15 cm: Oturma — sayılmaz
4. Sonraki 30 cm (iki 15 cm ayrım): N₃₀ = 2 ayrım toplamı
5. 50 darbede 15 cm ilerleme sağlanamazsa "ret (R)" olarak kaydedilir

Saha Notu: TBDY 2018 kapsamında sıvılaşma analizi için yüzeyden 20 m derinliğe kadar değerlendirme yapılır (Madde 16.6.2). Türkiye'de otomatik şahmerdan kullanımı Zemin Etüdü Tebliği (RG 30709) gereği zorunludur; CE = 0,90–1,00 aralığında enerji verimi sağlanır.

2.3 Düzeltme Faktörleri

Enerji verimine göre — TBDY 2018 Denklem 16B.1:

$N_{60} = N \cdot C_R \cdot C_S \cdot C_B \cdot C_E$

$\left(N_1\right)_{60} = N_{60} \cdot C_N$

Düşey gerilme düzeltme katsayısı $C_N$ (Liao & Whitman 1986):

$C_N = \left(\frac{p_a}{\sigma'_{v0}}\right)^{0{,}5} \leq 1{,}7$

Burada $p_a = 100$ kPa (atmosfer basıncı).

Tablo 3: Düzeltme Faktörleri

Dikkat: TBDY 2018 EK 16B uyarınca sıvılaşma analizinde her zaman $(N_1)_{60}$ kullanılır. Ham N veya N₆₀ değerinin kullanılması doğrudan hata üretir.

2.4 Korelasyonlar

Kum — Rölatif Sıkılık ($D_r$):

$D_r = \sqrt{\frac{(N_1)_{60}}{60}} \times 100\%$

Kum — Sürtünme Açısı ($\phi'$) — Peck vd. (1974):

$\phi' = 27{,}1 + 0{,}3(N_1)_{60} - 0{,}00054\left[(N_1)_{60}\right]^2$

Kil — Drenajsız Kayma Dayanımı ($c_u$) — Terzaghi & Peck (1967):

$c_u = \frac{N \cdot p_a}{8}$

Tablo 4: Korelasyonlar

Tablo 5: Korelasyonlar

Tablo 6: Korelasyonlar

2.5 TBDY 2018 Sıvılaşma Değerlendirmesi

Madde 16.6.5: $(N_1)_{60} < 30$ darbe/30 cm ise sıvılaşma tetiklenmesi değerlendirmesi yapılacaktır.

EK 16B Denklem 16B.6 — Derinliğe bağlı gerilim azaltma katsayısı $r_d$:

$r_d = 1{,}0 - 0{,}00765z \quad (z \leq 9{,}15 \text{ m})$

$r_d = 1{,}174 - 0{,}0267z \quad (9{,}15 \text{ m} < z \leq 23 \text{ m})$

3. CPT — Koni Penetrasyon Testi

3.1 Prensip

Standart koni ($A_{cone} = 10$ cm², $\alpha = 60°$) zemine 2 cm/s sabit hızda itilerek sürekli olarak $q_c$, $f_s$ ve (CPTU'da) $u_2$ ölçülür.

Standart: TS EN ISO 22476-1:2012, ASTM D5778-12

3.2 Elde Edilen Parametreler

Tablo 7: Elde Edilen Parametreler

Düzeltilmiş uç direnci:

$q_t = q_c + u_2(1-a)$

Normalize parametreler (Robertson 1990):

$Q_{tn} = \frac{(q_t - \sigma_{v0})/p_a}{(\sigma'_{v0}/p_a)^n}$

$F_r = \frac{f_s}{q_t - \sigma_{v0}} \times 100\%$

Zemin davranış indeksi:

$I_c = \sqrt{(3{,}47 - \log Q_{tn})^2 + (1{,}22 + \log F_r)^2}$

3.3 Robertson SBT Sınıflandırması

Tablo 8: Robertson SBT Sınıflandırması

Kil için drenajsız kayma dayanımı:

$c_u = \frac{q_t - \sigma_{v0}}{N_{kt}}$

Burada $N_{kt} = 10$–20; normal konsolide kil için 14–17, aşırı konsolide kil için 10–12 önerilir.

4. Presyometre Deneyi (PMT)

4.1 Prensip

Kuyuya yerleştirilen genişleyebilir prob içine su basıncı uygulanarak zemin radyal yönde genişletilir; basınç–hacim ilişkisi ölçülür.

Standart: TS EN ISO 22476-4:2013, ASTM D4719-20

4.2 Elde Edilen Parametreler

$E_{PMT} = 2(1 + \nu) V_0 \frac{\Delta p}{\Delta V}$

Net limit basınç:

$p_L^* = p_L - \sigma_{h0}$

Tablo 9: Elde Edilen Parametreler

4.3 Korelasyonlar

Taşıma gücü (Menard):

$q_{netto} = k_p \cdot p_L^*$

Tablo 10: Korelasyonlar

Kum için sürtünme açısı:

$\phi' \approx 30° + \log(p_L^*) \times 10° \quad (p_L^* \text{ MPa cinsinden})$

Kil için $c_u$:

$c_u \approx \frac{p_L^*}{N_{presyo}} \quad (N_{presyo} \approx 5{,}5)$

Dikkat: Menard modülü $E_{PMT}$, statik elastisite modülü $E_s$ ile aynı değildir. Geoteknik tasarımda $E_{PMT}/\alpha$ şeklinde düzeltilmiş modül kullanılmalıdır ($\alpha = 1/3$–$1/2$, zemine bağlı).

5. Veyn Kesim Deneyi (VST)

5.1 Prensip

Dört kanatlı standart kanat zemine itirilir ve döndürülerek kile etki eden maksimum tork ölçülür.

Standart: TS EN ISO 22476-9:2012, ASTM D2573-18

5.2 Formüller

Pik drenajsız kayma dayanımı — silindirik kanat ($h = 2d$):

$c_u = \frac{6T_{max}}{7\pi d^3}$

Artık kayma dayanımı:

$c_{u,res} = \frac{6T_{res}}{7\pi d^3}$

Hassasiyet:

$S_t = \frac{c_u}{c_{u,res}}$

Tablo 11: Formüller

Bjerrum Düzeltmesi:

$c_{u,tasarim} = \mu \cdot c_u$

$\mu = 1{,}7 - 0{,}54 \log(PI)$

Tablo 12: Formüller

Saha Notu: Yüksek plastisiteli Marmara killeri (PI = 40–60%) için $\mu = 0{,}85$–0,92 uygulanmadan tasarım yapılması, taşıma gücünü %8–15 oranında fazla tahmin etmeye yol açmaktadır.

6. Deney Seçim Akış Diyagramı

7. Deney Karşılaştırma Tablosu

Tablo 13: Deney Karşılaştırma Tablosu

8. Uygulanabilirlik Özeti

Tablo 14: Uygulanabilirlik Özeti

9. Parametre Özet Tablosu

Tablo 15: Parametre Özet Tablosu

10. Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay

Konu: SPT enerji ve örtü yükü düzeltmesi

Veriler:

• Derinlik: $z = 5{,}0$ m; Ham SPT: $N = 18$ vuruş
• Tokmak tipi: Otomatik darbeli, $C_E = 0{,}95$; Tij uzunluğu: 5 m, $C_R = 0{,}85$
• Kuyu çapı: 100 mm, $C_B = 1{,}00$; Liner'sız, $C_S = 1{,}00$
• Zemin: Kum, $\gamma = 18$ kN/m³, YAS: 2 m derinlikte; $p_a = 100$ kPa

Çözüm:

Adım 1 — $N_{60}$ (TBDY 2018 EK 16B Denklem 16B.1):

$N_{60} = 18 \times 0{,}85 \times 1{,}00 \times 1{,}00 \times 0{,}95 = 14{,}5 \approx 15$

Adım 2 — Efektif düşey gerilme:

$\sigma_{v0} = 2 \times 18 + 3 \times (18 - 9{,}81) = 36 + 24{,}57 = 60{,}57 \text{ kPa}$

$u_0 = 3 \times 9{,}81 = 29{,}43 \text{ kPa} \quad \rightarrow \quad \sigma'_{v0} = 60{,}57 - 29{,}43 = 31{,}14 \text{ kPa}$

Adım 3 — $C_N$ (Liao & Whitman 1986):

$C_N = \left(\frac{100}{31{,}14}\right)^{0{,}5} = 1{,}79 \rightarrow 1{,}7 \text{ ile sınırlandırıldı}$

Adım 4 — $(N_1)_{60}$:

$\left(N_1\right)_{60} = 15 \times 1{,}7 = 25{,}5 \approx 26$

Sonuç: $N_{60} = 15$; $(N_1)_{60} = 26$

Kontrol: $(N_1)_{60} = 26 < 30$ → TBDY 2018 Madde 16.6.5 gereği sıvılaşma tetiklenmesi değerlendirmesi yapılacaktır.

Problem 2 — Orta

Konu: CPT verisinden zemin sınıflandırma ve $\phi'$ tayini

Veriler:

• Derinlik: $z = 8{,}0$ m; $q_c = 6{,}5$ MPa; $f_s = 90$ kPa; $u_2 = 0$ kPa
• $\sigma_{v0} = 8 \times 18 = 144$ kPa; $\sigma'_{v0} = 144$ kPa; $p_a = 100$ kPa

Çözüm:

Adım 1 — $q_t$ ($u_2 = 0 \rightarrow q_t = q_c = 6{,}5$ MPa = 6500 kPa)

Adım 2 — Sürtünme oranı:

$R_f = \frac{f_s}{q_t} \times 100 = \frac{90}{6500} \times 100 = 1{,}38\%$

Adım 3 — Normalize parametreler ($n = 0{,}8$ varsayımı):

$Q_{tn} = \frac{(6500 - 144)/100}{(144/100)^{0{,}8}} = \frac{63{,}56}{1{,}318} = 48{,}2$

Adım 4 — Zemin davranış indeksi:

$I_c = \sqrt{(3{,}47 - \log 48{,}2)^2 + (1{,}22 + \log 1{,}38)^2} = \sqrt{3{,}183 + 1{,}849} = 2{,}24$

Adım 5 — SBT Sınıfı: $I_c = 2{,}24$ → SBT Bölge 5–6: killi silt–siltli kum arası geçiş

Adım 6 — $\phi'$ tahmini (Robertson & Campanella 1983):

$\phi' = \arctan\left[0{,}1 + 0{,}38 \log\left(\frac{q_t}{\sigma'_{v0}}\right)\right] = \arctan\left[0{,}1 + 0{,}38 \log(45{,}1)\right] = \arctan(0{,}705) = 35{,}2°$

Sonuç: $R_f = 1{,}38\%$; $I_c = 2{,}24$ (killi siltli kum); $\phi' \approx 35°$

Kontrol: $I_c = 2{,}24 < 2{,}60$ → SBT 6 bölgesinde; kum benzeri davranış; sıvılaşma riski orta-yüksek.

Problem 3 — Zor

Konu: SPT + VST karşılaştırması + Bjerrum düzeltmeli tasarım $c_u$

Veriler:

• Derinlik: $z = 5{,}0$ m, yumuşak alüvyal kil, Marmara bölgesi
• SPT: $N_{ham} = 6$, Donut tokmak ($C_E = 0{,}70$), $C_R = 0{,}85$, $C_B = C_S = 1{,}00$
• $\gamma = 17$ kN/m³, YAS = 1,5 m
• VST: $d = 60$ mm, $h = 2d = 120$ mm, $T_{max} = 52$ N· m, $T_{res} = 18$ N· m
• PI = 55%

Çözüm:

Adım 1 — SPT düzeltmeleri:

$N_{60} = 6 \times 0{,}85 \times 1{,}00 \times 1{,}00 \times 0{,}70 = 3{,}57 \approx 4$

$\sigma'_{v0} = 1{,}5 \times 17 + 3{,}5 \times (17 - 9{,}81) - 3{,}5 \times 9{,}81 = 25{,}5 + 25{,}2 - 34{,}3 = 16{,}4 \text{ kPa}$

$C_N = \left(\frac{100}{16{,}4}\right)^{0{,}5} = 2{,}47 \rightarrow 1{,}70 \text{ (üst sınır)}; \quad (N_1)_{60} = 4 \times 1{,}70 = 6{,}8$

Adım 2 — SPT'den $c_u$ (Terzaghi & Peck 1967):

$c_{u,SPT} = \frac{N_{ham} \cdot p_a}{8} = \frac{6 \times 100}{8} = 75 \text{ kPa}$

Adım 3 — Veyn pik $c_u$:

$c_u = \frac{6 T_{max}}{7\pi d^3} = \frac{6 \times 52}{7 \times \pi \times (0{,}060)^3} = \frac{312}{7 \times \pi \times 2{,}16 \times 10^{-4}} = 65{,}7 \text{ kPa}$

Adım 4 — Veyn artık $c_u$:

$c_{u,res} = \frac{6 \times 18}{7\pi (0{,}060)^3} = 22{,}7 \text{ kPa}$

Adım 5 — Hassasiyet:

$S_t = \frac{65{,}7}{22{,}7} = 2{,}9 \rightarrow \text{Az hassas (2–4 aralığı)}$

Adım 6 — Bjerrum düzeltmesi (PI = 55%):

$\mu = 1{,}7 - 0{,}54 \log(55) = 1{,}7 - 0{,}54 \times 1{,}740 = 0{,}760$

$c_{u,tasarim} = 0{,}760 \times 65{,}7 = 49{,}9 \approx 50 \text{ kPa}$

Karşılaştırma:

Tablo 16: Problem 3 — Zor

Sonuç: Tasarım $c_u =$ 50 kPa (Bjerrum düzeltmeli VST değeri). SPT kil için aşırı tahmin yaptığı doğrulandı; Marmara kili koşullarında PI = 55% ile mutlaka Bjerrum düzeltmesi uygulanmalıdır.

11. Sık Yapılan Hatalar

1. SPT enerji düzeltmesinin yapılmaması: Ham N değerinin doğrudan korelasyonda kullanılması %20–40 hata üretir. Türkiye'de otomatik şahmerdan zorunlu tutulmuştur (RG 30709, 2019).
2. TBDY 2018'de $(N_1)_{60}$ yerine $N_{60}$ kullanılması: Özellikle $z < 5$ m derinliklerde sıvılaşma riskini ciddi hafife alma.
3. Veyn deneyinde Bjerrum düzeltmesinin atlanması: Yüksek plastisiteli killerde %8–15 taşıma gücü fazla tahmini.
4. Presyometre modülünün yanlış yorumlanması: $E_{PMT} \neq E_s$; $E_{PMT}/\alpha$ ile düzeltilmiş modül kullanılmalıdır.
5. CPT'nin tek başına kullanılması: Referans sondajdan numune alınmadan mineraloji ve plastisiti belirlenemez; CPT profili kalibrasyonsuz kalır.
6. VST'nin çakıl/kum bantlı killerde uygulanması: Zayıf bant üzerinde kırılma ile gerçek değerden çok düşük $c_u$ elde edilir.

Kaynaklar

1. TS EN ISO 22476-3:2013 — Jeoteknik Etüt ve Deneyler: Standart Penetrasyon Deneyi. TSE.
2. TS EN ISO 22476-1:2012 — Jeoteknik Etüt ve Deneyler: Koni ve Piyezokoni Penetrasyon Deneyi. TSE.
3. TS EN ISO 22476-4:2013 — Jeoteknik Etüt ve Deneyler: Menard Presyometre Deneyi. TSE.
4. TS EN ISO 22476-9:2012 — Jeoteknik Etüt ve Deneyler: Arazi Veyn Deneyi. TSE.
5. TS EN 1997-2:2012 — Geoteknik Tasarım: Zemin ve Kaya Araştırması. TSE.
6. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Bölüm 16, EK 16B. T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı.
7. Zemin ve Temel Etüdü Uygulama Esasları Tebliği, RG 30709, 09/03/2019.
8. Bjerrum, L. (1972). Embankments on soft ground. ASCE Specialty Conf. on Performance of Earth and Earth-Supported Structures, Vol. 2, 1–54.
9. Liao, S.S.C. & Whitman, R.V. (1986). Overburden correction factors for SPT in sand. J. Geotech. Eng., ASCE, 112(3), 373–377.
10. Robertson, P.K. (1990). Soil classification using the cone penetration test. Can. Geotech. J., 27(1), 151–158.
11. Robertson, P.K., Campanella, R.G. & Wightman, A. (1983). SPT-CPT correlations. J. Geotech. Eng. Div., ASCE, 109(11), 1449–1459.
12. Menard, L. (1975). Interpretation and Application of Pressuremeter Test Results. Sols-Soils, No. 26.
13. Kankan, Z. & Toprak, B. (2025). Standart penetrasyon ve presiyometre deneylerine göre yüzeysel temellerde taşıma gücü değerlerinin karşılaştırılması. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi.
14. JMO (2020). Menard Presiyometre Deneyi — Teknik Rehber. Jeoloji Mühendisleri Odası, Ankara.

İlgili Hesaplama Araçları

Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:

• Zemin Taşıma Gücü Hesaplama
• SPT N30 Düzeltme Hesaplama

Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.